大眾速騰自動擋轎車1.4T干式雙離合器設(shè)計(jì)摘要隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車的研究和生產(chǎn)技術(shù)日益成熟完備，公路交通在多種交通方式中具有舉足輕重的地位，駕車出行已成為人們生活中的普遍現(xiàn)象。針對干式雙離合器的關(guān)鍵技術(shù),主要進(jìn)行了以下工作:（1）闡述了雙離合器的發(fā)展情況，以及對于近年來雙離合器發(fā)展進(jìn)程的簡單概括。（2）以大眾速騰1.4T基本型自動擋轎車為例，根據(jù)已知基本參數(shù)，對干式雙離合器進(jìn)行尺寸和結(jié)構(gòu)的選取與設(shè)計(jì)，對其布置形式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，完成干式雙離合器基本參數(shù)的選用與計(jì)算，離合器蓋總成、從動盤總成和操縱系統(tǒng)基本的設(shè)計(jì)方法。（3）對部分零件進(jìn)行靜力學(xué)強(qiáng)度分析，驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否滿足強(qiáng)度要求,并為其疲勞壽命分析提供載荷條件。（4）最后以CAD和CATIA為基礎(chǔ)繪制了干式雙離合離合器的二維圖與三維圖。關(guān)鍵詞：雙離合離合器；干式離合器；膜片彈簧；摩擦片目錄摘要 前言1.1研究背景及意義離合器是汽車中必不可少的組成部分，多年來人們不斷地對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，致力于研究出愈來愈完美的離合器，圖1-1為離合器基本結(jié)構(gòu)圖。雙離合離合器是近年來新興的一種離合器，目前已經(jīng)被越來越多地安裝在汽車上，它能夠?qū)崿F(xiàn)汽車的動力換擋[1]，提高換擋平穩(wěn)性以及舒適性，我們都知道汽車駕駛除了高安全性是必要的要求，駕駛員以及乘客的舒適性也是人們不斷尋求突破的一大方面。雙離合離合器恰好為這一要求應(yīng)運(yùn)而生。所以在當(dāng)前現(xiàn)代化社會中，研究雙離合離合器，并將其作為主要研討主題具有很重大的意義[2-4]。本次設(shè)計(jì)即根據(jù)大眾速騰1.4T自動擋汽車進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖1-1離合器結(jié)構(gòu)圖1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀截至目前，關(guān)于雙離合器變速器（DCT）的開發(fā)研究已經(jīng)進(jìn)行了八十多年了[5]。在上世紀(jì)30年代期間，雙離合器的專利首次被德國人Kegresse.A申請[6]。不過這在當(dāng)時(shí)并沒有掀起波瀾。緊接著德國大眾汽車集團(tuán)旗下品牌保時(shí)捷汽車發(fā)明了雙離合器變速器，應(yīng)用于保時(shí)捷賽車上，這讓該賽車在比賽中取得優(yōu)異成績，雙離合器變速器也終于吸引了人們的熱切關(guān)注。但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件生產(chǎn)條件都相對落后，關(guān)于這方面并沒有太多研究。隨后德國大眾汽車集團(tuán)子公司奧迪汽車公司也研發(fā)了雙離合器變速器并使賽車在賽場上大放異彩[7]。這進(jìn)一步擴(kuò)大了雙離合器變速器的影響，使得人們對于這方面的研究更加積極，投入更多資金人力，DCT也由此后開始了飛速發(fā)展。上世紀(jì)90年代，德國大眾汽車(Volkswagen)和美國的博格華納公司(BorgWarner)一起開發(fā)研究出了可直接換擋變速器DSG（DirectShiftGearbox）[8]，它們研發(fā)的產(chǎn)品于2003年在高爾夫z車型和奧迪TT2這兩種車上首先開始應(yīng)用，DCT也由此迎來了批量化生產(chǎn)的時(shí)代。四年后，第一個(gè)干式7速DCT-DQ200被德國公司研究出世[9][10]，如圖1-2所示，它使車輛的性價(jià)比和汽車動力性有了很大提升。2013年，大眾開發(fā)的DQ-500離合器是現(xiàn)存僅有的一款7檔濕式橫置式雙離合器。2005年，世界文明的汽車品牌布加迪威龍(BugattiVeyron)將英國Ricardo公司研發(fā)的7擋DCT應(yīng)用于跑車上[11]。2007年，Luk公司與德國大眾汽車公司聯(lián)合開發(fā)了7速干式雙離合器[12]，該雙離合器具有一貫的性能優(yōu)勢，如換擋時(shí)間短等。日系汽車品牌三菱、沃爾沃、寶馬等汽車公司與品牌也都發(fā)現(xiàn)了雙離合離合器的優(yōu)勢，開始全力投入資金研究。圖1-2DQ200雙離合變速器1.2.2雙離合器國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)對DCT的研究現(xiàn)狀不是十分先進(jìn)，與發(fā)達(dá)國家比如美國尤其是工業(yè)大國德國相比，國內(nèi)的研究技術(shù)明顯有些滯后。但其實(shí)我們國家對雙離合器的研究也是非常重視的，國內(nèi)各個(gè)高校的科研團(tuán)隊(duì)都奮起直追，汽車廠商也投入很多精力財(cái)力來提高對此方面的研發(fā)水平。2002年吉林大學(xué)牛銘奎等人針對雙離合器的機(jī)制原理進(jìn)行研究[13]。2005年，重慶大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)劉振軍等人專注研究了DCT傳動系的換擋操作控制方面。同年，國家將DCT課題列入863計(jì)劃范圍[14]，吉利汽車公司、青山工業(yè)和杭齒集團(tuán)都參與了本項(xiàng)計(jì)劃，多方合作然后研發(fā)出了6檔干式雙離合器樣機(jī)。2008年，上汽集團(tuán)和華晨集團(tuán)緊隨其后，開始合作研發(fā)雙離合器。2009年，博格華納(中國)投資有限公司與中國中發(fā)聯(lián)投資有限公司專門合資成立公司進(jìn)行對于這方面的研究。2011年秋，比亞迪發(fā)布的G6車型首次配備了渦輪增壓的DCT。杭齒與奇瑞共同首次開發(fā)出新式六檔干式DCT樣機(jī)，這款機(jī)型沖出了以往技術(shù)的瓶頸以及制造方面的限制[15]，這是一重大突破。2012年，東風(fēng)汽車聯(lián)合德國格特拉克共同出資在我國湖北武漢創(chuàng)立－東風(fēng)格特拉克公司[16]。1.3離合器的設(shè)計(jì)要求汽車任何一個(gè)部件的設(shè)計(jì)都會有一些約束條件，以達(dá)到人們的各式各類的要求，離合器也不例外，那么進(jìn)行離合器設(shè)計(jì)時(shí)就要做到滿足以下這些條件：（1）在無論汽車運(yùn)行的哪種狀態(tài)下，離合器要能保證完全地傳出發(fā)動機(jī)傳過來的最大扭矩[17]，并且還要做好一定的轉(zhuǎn)矩儲存量，這樣才能夠避免傳動系統(tǒng)因?yàn)檩d荷過大受損，汽車的安全性得不到保證。（2）離合器在接合時(shí)要保證接合完全、平順并且一定要柔和，否則舒適性太差即失去設(shè)計(jì)意義。（3）分離時(shí)必須做到迅速、徹底，這樣才能夠保證駕駛體驗(yàn)感。（4）設(shè)計(jì)過程中要注意從動部分的轉(zhuǎn)動慣量小，可以減弱齒輪互相的沖擊，還可以減少同步器發(fā)生的磨損。（5）如果工作時(shí)產(chǎn)生大量的熱而無法散出，溫度升高就必然會縮短使用壽命，會對雙離合器的轉(zhuǎn)矩的傳遞也造成很大影響[18]。所以好的通風(fēng)散熱性是設(shè)計(jì)的必然要求。（6）為了提高安全性與駕駛舒適性，離合器的設(shè)計(jì)還要保證其能夠吸納振動、減弱沖擊和減小噪聲[19]。雙質(zhì)量飛輪可以很好地完成這項(xiàng)工作，如有條件系統(tǒng)可以配備雙質(zhì)量飛輪。（7）在操縱方面即要保證操作輕便，使駕駛者輕松不累。本次設(shè)計(jì)以速騰1.4T基本型自動擋為搭載平臺，表1-1為本次設(shè)計(jì)的基本參數(shù)。表1-1設(shè)計(jì)參數(shù)型號最高車速/km/h長/mm寬/mm高/mm軸距/mm整備質(zhì)量/kg最大功率/kW速騰1.4T自動擋20046441778148226511380961.4設(shè)計(jì)路線2總體結(jié)構(gòu)與參數(shù)的確定2.1離合器主要參數(shù)的選擇與確定2.1.1后備系數(shù)β眾所周知，評價(jià)一個(gè)離合器性能的標(biāo)準(zhǔn)即是看它是否能夠很好地傳出轉(zhuǎn)矩。后備系數(shù)的選擇則能夠體現(xiàn)出這一標(biāo)準(zhǔn)的符合程度。一般按照下面這些規(guī)則選取β。要使離合器能夠正常可靠地工作。要滿足操縱輕便的要求。為了減小離合器尺寸。β應(yīng)該選擇小些[17]。使用條件較好的情況下，發(fā)動機(jī)缸數(shù)較多。膜片彈簧離合器。單片離合器。這些情況都應(yīng)該選擇較小β值。為使離合器傳遞轉(zhuǎn)距可靠。使用條件比較惡劣。汽車總質(zhì)量較大。汽車使用柴油機(jī)。離合器選擇螺旋彈簧離合器。雙片離合器這些情況β應(yīng)盡量大些。下表為后備系數(shù)規(guī)范的選取原則。本次設(shè)計(jì)后備系數(shù)取β=1.6。2.1.2單位壓力p0單位壓力p0同樣是離合器設(shè)計(jì)的一個(gè)必不可少的參數(shù)。我們都知道，離合器是通過摩擦片的不斷摩擦來工作的，所以摩擦片的磨損程度一定要被考慮到，這個(gè)參數(shù)的選擇就會對磨損后能否持續(xù)工作有著至關(guān)重要的影響，這也決定了它工作的年限，是否能夠長久可靠。選擇這一參數(shù)時(shí)要充分顧及到β，摩擦片的制造來源以及汽車的運(yùn)行狀況等因素。摩擦片單位壓力的取值范圍如下表所示[17]本次設(shè)計(jì)選取p02.1.3摩擦片外徑D，內(nèi)徑d和厚度b摩擦片外徑即是摩擦片的尺寸，同時(shí)也對其他零部件和離合器蓋的尺寸有著重要影響?？筛鶕?jù)下式計(jì)算。D=3=312×1.6×220=206.87mm摩擦片內(nèi)徑與摩擦片外徑之比在0.53~0.7之間，由此可以計(jì)算出內(nèi)徑。本次設(shè)計(jì)選擇c=0.64。則d=206.87×0.64=132.40mm根據(jù)GB/T5764-1998《汽車用離合器面片》要求，選擇與本次所選尺寸最為接近的尺寸對離合器摩擦片進(jìn)行優(yōu)化，所得最終結(jié)果如下表。摩擦片厚度通常有以下三種選擇，即3.2mm，3.5mm，4.0mm。本次設(shè)計(jì)選擇摩擦片厚度為b=3.5mm。2.1.4摩擦因數(shù)f、摩擦面數(shù)Z和離合器間隙?t下表為摩擦材料的摩擦因數(shù)取值范圍。據(jù)表選擇f=0.25根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定來看，摩擦面數(shù)Z是離合器從動盤數(shù)的兩倍，由于本次設(shè)計(jì)選擇的為單片離合器，所以Z=2。離合器在工作時(shí)需要留出一個(gè)縫隙，他的存在是為了防止摩擦片在正常工作磨損中不能仍然完全接合。取值范圍為3～4mm。本次設(shè)計(jì)選取?t=3.5mm。下圖2-2為摩擦片的三維模型。

圖2-2摩擦片2.2離合器基本參數(shù)的校核1）汽車離合器的摩擦面片尺寸按照國家標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行優(yōu)化，本次設(shè)計(jì)優(yōu)化為D=225mm，d=135mm。2）vD=本次vD=60π×3）1.2≤β≤4.0，β=1.6，符合4）d>2R0+50mm，取R5）Tc0=4Tc式中：Tc0為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·m/mm2Tc0為其許用值（N·m/mm26）0.10Mpa≤p0≤1.50Mpa7）ω=4WπZD2式中，ω為單位摩擦面積滑磨功（J/mm2）；ω為其許用值（J/mm2），乘用車選取為ω=0.40J/mmW為汽車起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功（J），可根據(jù)下式計(jì)算:W=π2式中:ma就是本次設(shè)計(jì)的速騰rrigi0ne

3離合器總成3.1離合器操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對離合器操縱系統(tǒng)的要求:1）踏板力小且有路感。通常踏板力大小在80～150N之間。2）踏板行程要保證在80~150mm之內(nèi)，最大不能超出180mm。3）摩擦片在正常工作時(shí)就有一定的磨損，要保證在他磨損后其他部件仍不受影響，應(yīng)裝有踏板行程調(diào)整裝置。4）應(yīng)保證較高的傳動效率。5）在發(fā)動機(jī)發(fā)生振動和車架車身一定范圍發(fā)生變形時(shí)其正常工作不受影響。6）工作可靠且使用壽命長，維修保養(yǎng)操作方便[20]。以上要求都是基于人體工程學(xué)提出的，汽車各個(gè)部分的設(shè)計(jì)都應(yīng)以符合人體工程學(xué)，提高駕駛舒適度為前提。現(xiàn)有的離合器操縱機(jī)構(gòu)主要有以下幾種。分別為機(jī)械式，液壓式。氣壓式，機(jī)械式與液壓混合式。機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)有桿系和繩索兩種形式。機(jī)械式的機(jī)械效率不是很高。液壓式操縱機(jī)構(gòu)可以解決機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)的不足。其傳動效率很高，質(zhì)量較小，布置很方便。使得離合器的接合較為柔和。液壓式操縱機(jī)構(gòu)因其上述的優(yōu)勢，目前最廣泛應(yīng)用在各種形式的汽車中[17]。本次設(shè)計(jì)選取液壓式操縱機(jī)構(gòu)，其主要結(jié)構(gòu)如下圖3-1所示。1-離合器踏板2-主缸3-儲液罐4-分離杠桿5-分離軸承6-分離叉7-工作缸圖3-1液壓式操縱機(jī)構(gòu)示意圖

3.2從動盤總成從動盤總成有兩種結(jié)構(gòu)。裝有扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)是選擇很常見的，另一種是沒有扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)。查閱文獻(xiàn)得知沒有扭轉(zhuǎn)減振器的從動盤中裝有雙質(zhì)量飛輪來充當(dāng)扭轉(zhuǎn)減振器的作用。扭轉(zhuǎn)減振器可以使離合器接合平順性更高。所以本次設(shè)計(jì)選擇裝有扭轉(zhuǎn)減振器的。從動盤總成不僅包括扭轉(zhuǎn)減振器，還含有從動盤轂，摩擦片，從動片等。從動盤總成的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求:1）轉(zhuǎn)動慣量絕對不能大，能小盡量小。2）必須具有軸向彈性，以確保汽車起步穩(wěn)定，且降低摩擦片受壓磨損。3）配有扭轉(zhuǎn)減振器，減小沖擊以及防備齒輪發(fā)生共振的情況。4）抗爆裂剛度足夠[20]。3.2.1軸向彈性從動盤的結(jié)構(gòu)形式扇形波形片有凸起，在這處與摩擦片鉚接[17]，因?yàn)椴ㄐ纹潜葟膭悠〉?，這樣的結(jié)構(gòu)就是可以滿足軸向彈性的要求，適合用在高速旋轉(zhuǎn)的場合，目前主要應(yīng)用在乘用車和和質(zhì)量較小的商用車上。發(fā)動機(jī)排量較大的乘用車要求更高，一般使用階梯形鉚釘桿把一個(gè)方向上的波形片全部鉚接在摩擦片上，左右兩側(cè)皆是如此，這種結(jié)構(gòu)使得汽車起步的平順性極高，極大提升駕駛舒適性。3.2.2從動盤轂隨著離合器的更新?lián)Q代，從動盤轂已日益成為離合器在中的關(guān)鍵部件之一。就算從動盤有扭轉(zhuǎn)減振器和軸向彈性，也不會減少發(fā)動機(jī)帶來的轉(zhuǎn)矩。所以在設(shè)計(jì)從動盤轂時(shí)候?qū)ζ溆捕葟?qiáng)度都有極高要求，這樣才能保證汽車的安全性。從動盤轂一般來說是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)?；ㄦI軸與孔的配合時(shí)動配合，保證從動盤轂與變速器在離合過程中能夠滑動。為了不發(fā)生偏移，從動盤轂軸向尺寸不能太小，通常情況下與花鍵外徑相同，惡劣工況下可以適當(dāng)延長?；ㄦI的參數(shù)由摩擦片的尺寸和發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax本次設(shè)計(jì)選擇材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理硬度為30HRC。尺寸選擇如表3-1所示，三維模型如圖3-2所示。圖3-2花鍵轂3.2.3摩擦片摩擦片是離合器中非常主要的工作部件，摩擦片顧名思義就是用于摩擦來工作的，所以為了保證他能一直工作，一定要耐于摩擦。由于摩擦片一直受于摩擦生熱，所以要保證摩擦片受熱不易順壞，不至于產(chǎn)生氣味甚至燒壞。其實(shí)對于完全依靠選擇熱穩(wěn)定性好的摩擦片材料來說，還是很有局限性的，在離合器蓋上設(shè)置通風(fēng)口提高散熱性也是應(yīng)該著重關(guān)注的部分。摩擦片的設(shè)計(jì)在前面已經(jīng)完成，在此不做贅述。3.2.4從動片從動片的要求是要質(zhì)量輕具有較高硬度與平面度，且具有軸向彈性[20]。關(guān)于軸向彈性在前面已經(jīng)闡述過。本次設(shè)計(jì)選擇50號中碳鋼板，厚度為1.5mm，表面硬度控制在37HRC。下圖3-3為從動片三維模型。圖3-3從動片3.2.5波形片按照一般要求與設(shè)計(jì)的規(guī)律，選擇波形片65Mn，厚度0.8mm，硬度45HRC，經(jīng)過表面發(fā)藍(lán)處理。3.3離合器蓋總成3.3.1離合器蓋離合器的各個(gè)部位設(shè)計(jì)時(shí)都要有嚴(yán)謹(jǐn)要求，離合器蓋設(shè)計(jì)也不例外，有如下要求:1)為了保證離合器能夠正常工作，離合器蓋必須有足夠的剛度，否則使摩擦面分離不徹底。可以使用翻邊工藝，加大板厚或改用鑄鐵材料鑄造來實(shí)現(xiàn)。2)與飛輪對中性好。3)支承膜片彈簧處要有高尺寸精度。4)散熱性好。必須設(shè)置大通風(fēng)孔或通風(fēng)扇片[17]。本次設(shè)計(jì)離合器蓋選擇08低碳鋼板。下圖3-4為離合器蓋三維圖。圖3-4離合器蓋3.3.2壓盤壓盤是離合器中受熱最嚴(yán)重的零件，所以要求壓盤材料耐熱性好，便于通風(fēng)散熱，還要保證較大剛度以減小受熱翹曲變形程度。本次設(shè)計(jì)選擇壓盤厚度20mm，灰鑄鐵HT250，硬度180HBS。圖3-5為壓盤三維圖。圖3-5壓盤3.3.3傳動片傳動片的分布方式是沿著圓周均勻分布的，這樣可以保證傳動片的變形不影響壓盤的對中性以及離合器的平衡。按照一般常用規(guī)則，本次設(shè)計(jì)選擇傳動片3組；每組2片；每片厚度0.7mm，材質(zhì)選擇彈簧鋼帶65Mn。3.3.4分離杠桿裝置按照常用規(guī)則進(jìn)行選取分離杠桿由35等中碳鋼鍛造成型，硬度在140HBS。3.3.5支承環(huán)根據(jù)前面其他零件的設(shè)計(jì)參數(shù)于選取，本次選擇碳素彈簧鋼絲。3..5mm寬。3.4分離軸承總成分離軸承用于銜接減振器和操縱機(jī)構(gòu)，工作中主要受軸向載荷影響。通常常選用封閉式的角接觸推力球軸承。3.5扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)扭轉(zhuǎn)減振器是由彈性元件與阻尼元件等組成的。彈性元件主要是減振彈簧或橡膠，阻尼元件即阻尼片。他們的作用分別是避開共振以及耗散振動能量。所以扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)時(shí)要滿足如下功能：

（1）使發(fā)動機(jī)曲軸與變速箱連接處的扭轉(zhuǎn)剛度盡可能的小，以確保離合器正常運(yùn)作。（2）使系統(tǒng)的扭振阻尼得到顯著提升，并可以約束瞬態(tài)扭轉(zhuǎn)射頻反饋的幅度[20]。（3）增強(qiáng)變速箱停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)離合器與傳動軸扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，減少噪聲。（4）縮小車輛在復(fù)雜工作狀態(tài)下變速器所受扭矩影響。單極線性扭轉(zhuǎn)減振器的扭轉(zhuǎn)特性如下圖3-6所示。圖3-6單極線性扭轉(zhuǎn)減振器的扭轉(zhuǎn)特性1.極限轉(zhuǎn)矩T極限轉(zhuǎn)矩的取值一般于發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩有如下的倍數(shù)關(guān)系：Tj=1.5~2.0速騰汽車系數(shù)取2.0，所以Tj=2.0×220=4402.扭轉(zhuǎn)角剛度k扭轉(zhuǎn)角剛度選擇應(yīng)盡可能保證發(fā)動機(jī)正常工作下不產(chǎn)生共振現(xiàn)象。扭轉(zhuǎn)角剛度與整體結(jié)構(gòu)和減振彈簧有關(guān)。減振器尺寸簡圖如下圖3-7所示。圖3-7扭轉(zhuǎn)減振器尺寸示意圖設(shè)計(jì)時(shí)，k?初選為k?≤13×Tj=13×440=5720（3本文的設(shè)計(jì)k?選擇為56003.阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩T在已知限定條件下，扭轉(zhuǎn)角剛度受結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)矩最值的影響最大，會引起扭轉(zhuǎn)剛度的大小一定程度的增加。為提高消振效果，可根據(jù)（3-3）對TμTμ=0.06~0.17Temax（3本文的設(shè)計(jì)選擇Tμ=0.15×220=334.預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn根據(jù)資料顯示，可以通過提高預(yù)緊轉(zhuǎn)矩來降低減振器的共振現(xiàn)象。但預(yù)緊轉(zhuǎn)矩的數(shù)值也不宜過大，若大于阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩，則在反向工作條件下必定導(dǎo)致減振器終止運(yùn)行。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)資料顯示，要在以下公式給出的這樣一個(gè)范圍內(nèi)來進(jìn)行選?。篢n=0.05~015Temax（3-=0.1×220N·M=22N·m本次的設(shè)計(jì)選取Tn=22N·5.減振彈簧的位置半徑R0通常情況下，R0的取值較大，可按照下式R0=0.60~0.75=0.7×=47.25mm本次的設(shè)計(jì)選取R0=486.減振彈簧個(gè)數(shù)Zj根據(jù)表3-2進(jìn)行選取。根據(jù)前面確定的速騰汽車的參數(shù)來看，本次的設(shè)計(jì)選取Zj7.減振彈簧總壓力F∑△t為限位銷工作時(shí)，從動盤轂產(chǎn)生的缺口。在扭轉(zhuǎn)減振器工作時(shí)，當(dāng)△t為零的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)矩最大，此時(shí)總壓力：F∑=T=440=9.17KN本文的設(shè)計(jì)選擇F∑8.極限轉(zhuǎn)角?j在減振器的極限工作時(shí)間時(shí)，存在著極限轉(zhuǎn)矩。從動片與離合器的從動盤轂間存在的角度被稱作極限轉(zhuǎn)角?j，??j本文的設(shè)計(jì)選擇?j=10下表3-3為扭轉(zhuǎn)減振器相關(guān)參數(shù)。下圖3-8為扭轉(zhuǎn)減振器的三維模型。圖3-8扭轉(zhuǎn)減振器圖3-9為扭轉(zhuǎn)減振器三維分解圖。圖3-9扭轉(zhuǎn)減振器三維分解圖3.6減振彈簧的計(jì)算3.6.1減震彈簧的分布半徑RR1的尺寸應(yīng)盡可能大些，一般取R1=0.60~0.75式中，d為離合器摩擦片內(nèi)徑故R1=0.65d2=0.65×135/2=48(mm)，即為減振器基本參數(shù)中的3.6.2單個(gè)減振器的工作壓力PP=FΣZ=9.176≈1528.3（3.6.3減震彈簧尺寸（1）彈簧中徑D通常來說有這樣的取值規(guī)律，即Dc=11~15本次取Dc=12（2）彈簧鋼絲直徑dd=38P=3=5.74mm式中，未知數(shù)扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力τ也有一定的取值規(guī)律，一般來說可取550~600MPa，本次代入為580MPa，d取6mm（3）減振彈簧剛度k應(yīng)根據(jù)已計(jì)算和選取的其他參數(shù)來進(jìn)行確定，k=kφ=5600≈135.03（N/mm）（4）減振彈簧有效圈數(shù)ii=Gd48Dc=8.3×=6.2≈6（5）減振彈簧總?cè)?shù)n查閱資料得知此數(shù)值一般為6，所以取n=6（6）減振彈簧最小高度lmin=nd+δ≈1.1dn=39.6彈簧總變形量Δl=Pk=1528.3（7）減振彈簧總變形量ll0=l=39.6+11.32=50.92mm減振彈簧預(yù)變形量Δl'==22≈1.70mm減振彈簧安裝工作高度ll=l0-Δl'=（8）從動片相對于從動盤轂的最大轉(zhuǎn)角α減震彈簧的工作變形量Δl''(Δl''α=2arcsinΔl''2R1=3.（9）限位銷與從動盤轂缺口側(cè)邊的間隙λλ1=R2sin式中，通常R2為限位銷安裝尺寸。λ1在所以可取λ1為3mm，R2為（10）限位銷直徑d按一般規(guī)律來說要這樣取值，d'=9.5~12m可取d'為10圖3-10為減振彈簧三維模型圖3-10減振彈簧4離合器膜片彈簧的設(shè)計(jì)4.1膜片彈簧基本參數(shù)的選擇1）比值和的選擇下圖4-1為膜片彈簧的彈性特性曲線。按照前人設(shè)計(jì)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)來看，比值對于膜片彈簧來說是至關(guān)重要的，它的數(shù)值會反映膜片彈簧的一個(gè)重要性質(zhì)，也就是彈性特性。在不同的曲線取值區(qū)間內(nèi)，膜片彈簧的彈性特性都是不同的，載荷變化，膜片彈簧的變形程度也會隨之而改變。那么通過對曲線分析我們可以知道，這個(gè)比值的數(shù)值在1.5~2.0這個(gè)區(qū)間進(jìn)行選取是比較科學(xué)合理的，板厚一般設(shè)計(jì)為2~4mm的厚度。圖4-1不同H/h值下彈簧特性曲線本次設(shè)計(jì)選擇比值為1.8，板厚為3.5mm。R/r比值和R、r的選擇我們都知道，無論是離合器設(shè)計(jì)的哪一個(gè)參數(shù)，都會影響到相應(yīng)的性能或是尺寸。對于R/r比值也不可例外。這個(gè)比值它與離合器膜片彈簧的材料利用率有著千絲萬縷的聯(lián)系。這個(gè)比值越大就代表著材料利用率越發(fā)地低，所以它的數(shù)值一般都取得比較小，在1.20~1.35之間。本次設(shè)計(jì)選擇比值R/r=1.3，R=123.5，r=95Rc===90mmα的選擇α為膜片彈簧的蝶形彈簧部分的圓錐底角，且是自由狀態(tài)下的參數(shù)。它與H（內(nèi)截錐高度）關(guān)系十分密切，可用如下公式表示，α=tan?1它的取值需要遵循的規(guī)律為在9°~15°內(nèi)。

本次設(shè)計(jì)取α=13°。分離指數(shù)目n的選取

膜片彈簧除了碟簧部分就是分離指部分，所以對于分離指數(shù)量多少的選擇也是極為重要的。分離指數(shù)目n常取為18，對于外形較大的情境來說可取24，外形過于小的情境可取12。本次設(shè)計(jì)按常規(guī)經(jīng)驗(yàn)擇n=18。5）膜片彈簧小端內(nèi)半徑r0及分離軸承作用半徑rf的確定

對于r0的取值來說，離合器的整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以及其他零部件的尺寸確定了它的取值，r0min應(yīng)大于變速器第一軸花鍵的外徑。本次設(shè)計(jì)選取rf為35mm，r6）切槽寬度δ1、δ2及半徑δ1=3.2~3.5mm，δ2=9~10mm，對于re本次設(shè)計(jì)選取δ1=3.3mm，δ2=9.5mm，r7）壓盤加載點(diǎn)半徑R1和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑r1的確定

根據(jù)過往的經(jīng)驗(yàn)來看，不同R1和r1的取值選擇，相應(yīng)的抵抗彈性變形的能力也就會不同。通常r1近似約大于r本次設(shè)計(jì)選擇R1為121mm，r表4-1膜片彈簧基本參數(shù)參數(shù)取值H?RRrαnrrδδRr123.59513°1832353.39.5121974.2膜片彈簧的彈性特征下圖4-2為膜片彈簧彈性特性曲線。圖4-2膜片彈簧彈性特性曲線離合器的膜片彈簧在工作時(shí)會有一定的變形，一般來說，為了保證離合器能正常工作，這個(gè)變形量不會很大。查閱相關(guān)資料得知，膜片彈簧的大端變形量可依據(jù)下式（4-3）進(jìn)行計(jì)算：λ1=0.65H（=0.65×6.3=4.10至于膜片彈簧所受的壓緊力F∑，前人已經(jīng)做過數(shù)次實(shí)驗(yàn)并得出特性曲線，根據(jù)曲線圖可知，本次設(shè)計(jì)中的F∑=查閱大量書籍及文獻(xiàn)可知，需要采用后備系數(shù)β進(jìn)行系數(shù)校核：β=F∑μ根據(jù)前文所作設(shè)計(jì)選擇的參數(shù)得β===1.522將膜片彈簧與支承環(huán)和壓盤相接合的點(diǎn)設(shè)為S點(diǎn)，彈簧工作時(shí)在這一支承點(diǎn)上產(chǎn)生的軸向變形設(shè)為λ1；同理，將分離軸承的小端工作接觸點(diǎn)設(shè)為S’點(diǎn)，此工作點(diǎn)的軸向變形為λ2，λ2=r1?rfR1?將S’處分離軸承對與分離指端所加載荷設(shè)為F2，則F2=fλ2(4-6)根據(jù)上式可以得出離合器在完全分離時(shí)：F2=fλ=1562N將分離軸承的行程設(shè)為λ2λ2‘=r1==10.33mmβ1=1?δ1×nβ2=1?δ2λ2‘’=6F2r故λ2=λ2‘4.3膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算圖4-3為膜片彈簧變形曲線。圖4-3不同壓力下的變形程度在中性點(diǎn)O處，只有在沿著圓周方向上，子午截面在O點(diǎn)的切向應(yīng)變是為0的，同時(shí)應(yīng)力也為0的。由此可知，在此膜片彈簧上所有的位置（不包括O點(diǎn)），切向應(yīng)力都是存在的，同時(shí)切向應(yīng)變也都存在。為便于實(shí)際設(shè)計(jì)的計(jì)算，在子午斷面建立平面坐標(biāo)系，那么斷面上的任何一處切向應(yīng)力σt（MPaσt=E1?e=R?rlnR由式（3-3）可知，當(dāng)σty=α?φ2因?yàn)棣?φ2很小，且α?φ2≈tanα?φ2，則式（3-4）顯示：當(dāng)φ值為一定值，過O點(diǎn)同時(shí)與x軸成α?φ2σtB=E（4-15）=1570.31MPa通過以上計(jì)算可以得出，在B點(diǎn)會最先出現(xiàn)裂紋，但這并不會對承載能力又一個(gè)很明顯的影響，碟簧仍然可以正常工作；在這之后，A’點(diǎn)出于拉應(yīng)力的作用，會產(chǎn)生裂紋，該裂紋有發(fā)展性，且會一直發(fā)展導(dǎo)致碟簧受損。所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中，一般要求B的當(dāng)量應(yīng)力在1500MPa到1700Mpa范圍內(nèi)。4.4膜片彈簧材料及制造工藝國內(nèi)的膜片彈簧在當(dāng)前主要采用兩種材料：60Si2MnA，50CrVA，兩種材料精度高，都是優(yōu)質(zhì)鋼板。選用優(yōu)質(zhì)材料后還要進(jìn)行熱處理，強(qiáng)壓處理，噴丸處理等處理工作來提高膜片彈簧的硬度，表面質(zhì)量等要求。要求膜片彈簧表面不能有毛刺、銹蝕等缺陷。下表4-2為膜片彈簧其他要求。表4-2膜片彈簧硬度及制作基本要求初始底錐角公差厚度公差膜片彈簧內(nèi)半徑公差膜片彈簧外半徑公差分離指端硬度碟簧硬度±10’±0.025mmH11H1155~62HRC45~50HRC4.5膜片彈簧參數(shù)的校核1）1.6≤Hh≤2.2，本次設(shè)計(jì)H?9°≤α≈HR?r≤15°2）1.20≤Rr≤1.35，本次設(shè)計(jì)Rr=1.3，符合要求；

70≤2Rh≤100，本次設(shè)計(jì)2R?=70.57，符合要求；

3）對于拉式結(jié)構(gòu)有D+d4≤r1≤D4）1≤R?R1≤70≤r1?r≤60≤rf?5）對于拉式結(jié)構(gòu)的杠桿比有3.5≤R1?下圖4-4，4-5為膜片彈簧三維模型。圖4-4膜片彈簧圖4-5膜片彈簧圖4-6為離合器的三維模型，圖4-7為離合器的分解圖，圖4-8為雙離合器三維模型，圖4-9為雙離合器分解圖。

圖4-6離合器圖4-7離合器分解圖圖4-8雙離合離合器圖4-9雙離合離合器分解圖5結(jié)論在本次設(shè)計(jì)中，對于速騰1.4T基本型自動擋汽車完成了如下工作：(1)離合器結(jié)構(gòu)方案的確定。從動盤數(shù)、彈簧布置形式、彈簧形式和作用力方向進(jìn)行了選擇；(2)對離合器主要進(jìn)行了選取與計(jì)算；(3)對于膜片彈簧的基本參數(shù)、強(qiáng)度、材料及制造工藝進(jìn)行了計(jì)算與闡述；(4)對于扭轉(zhuǎn)減振器進(jìn)行了主要參數(shù)的選擇與計(jì)算；(5)對離合器的從動盤總成、離合器蓋總成以及分離軸承總成以上部分簡單進(jìn)行了方案選取。不足與展望：由于本人能力與見識的限制、時(shí)間的約束，本次設(shè)計(jì)存在著諸多不足：對于膜片彈簧的彈性特性分析過于片面不夠深入，且對離合器的操縱機(jī)構(gòu)沒有進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，對各個(gè)零件結(jié)構(gòu)沒有完全進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)全部基于理論計(jì)算，缺乏切實(shí)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。希望以后可以進(jìn)行充分全面的研究與設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)本次設(shè)計(jì)中不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆┒础ＯＭp離合器能夠得到長足發(fā)展。參考文獻(xiàn)[1]王保華,孫厚為.雙離合器變速器汽車建模與仿真[J].湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2008(03):1-4.[2]金倫.雙離合器自動變速器的開發(fā)[D].長春:吉林大學(xué)，200